表6 其它高炉碱负荷及锌负荷计算结果
| K2O+Na2O(kg) | Zn（kg） |
北区4#450m3高炉 | 4.078 | 1.648 |
南区4#450m3高炉 | 7.359 | 0.898 |
南区5#450m3高炉 | 5.730 | 2.7322 |
从以上计算的结果看，3月份高炉碱负荷最高达到9.0公斤/吨，锌负荷达到2.73公斤/吨，都处于严重超标状态，直接影响到高炉的顺行和长寿，进而影响公司的经济效益。
以1780m3高炉为例，入炉原燃料带入的碱金属及锌含量分别占碱负荷、锌负荷的比例如下图所示：
从炉料结构看，78.4%的碱金属来自烧结矿，来自其它的仅占21.6%，73.2%的锌来自于烧结矿，其它占26.8%。从上图表可以看出，烧结矿是碱金属和锌的主要来源。
根据我公司物料状况，结合两个铁厂意见，拟定了碱负荷及锌负荷标准：高炉碱负荷≤5㎏/t, 锌负荷≤1㎏/t 。
3. 有害元素对高炉的危害
3.1 危害
1) 钾、钠等碱金属能降低矿石的软化温度，引起球团矿异常膨胀而严重粉化，使烧结矿的还原粉化加剧。
2) 钾、钠等碱金属是焦炭溶损反应的催化剂，增加焦炭的反应性。
3) 钾、钠等碱金属会造成炉缸堆积，高炉结瘤，透气性恶化，炉墙损坏及炉况失常。
4) 锌常以闪锌矿的形式存在，在炉内，先转化为氧化物，然后在1000℃的高温区被CO还原为气态锌，沉积在炉墙上，形成炉瘤，使透气性变坏和炉墙结厚，高炉难行、悬料次数急剧增加。
3.2 K、Na的富集规律
K、Na主要是以硅酸盐（ K2SiO3 、Na2SiO3 ）的形态存在于炉料中，当炉料下到高温区或炉缸时，硅酸钾将进行以下反应：
2K2SiO3＋2C＝4K＋2SiO2+2CO （1）
2K↑＋2（SiO2）＋2（FeO）=2(K2SiO3)+2Fe （2）
由式（1）可知，产生的K蒸汽随煤气上升，到中温区，与渣中FeO和SiO2反应又生成K2SiO3，反应式（2）的产物是K2SiO3和铁（Fe）被下降的炉料所吸收，因而使下降炉料中K2O含量增高，并且又随同炉料下降到高温区，钾含量高的炉料中的K2SiO3，下到高温区后，又被还原成钾蒸气，又再次随煤气流上升到中温区，又与下降过程含有大量FeO与SiO2的炉料相遇，钾蒸气与SiO2将生成更多的硅酸钾的硅酸钾 又再次随炉料下降到高温区，这样不断下降上升与气化吸收，不断循环之后，炉料中K2O含量在炉内不断增加，这就是所谓的碱金属“循环富集”过程，最终导致炉料与煤气中K2O含量增加，恶化料柱透气性，容易导致高炉崩塌料，或悬料，严重时导致高炉结厚和结瘤，对炉况产生严重影响。
3.3 Zn的循环富集规律
Zn常以闪锌矿（Zns）的形式存在，高炉冶炼时，先转化为氧化物，在高于1000℃高温区被还原为气态锌，大量锌蒸汽随着煤气上升到温度较低的块状带时冷凝，然后再被CO2氧化为ZnO。这些ZnO仅少量随着炉尘逸出炉外，大量积存在块状带，块状带的高锌炉料在下降过程中，部分ZnO被氧化还原部分进入软熔带。软熔带内ZnO绝大部分气化随煤气上升，从而造成锌在1200℃以下区域内的循环，因锌不被渣铁吸收，锌蒸汽在炉内循环，沉积在炉墙上，可与炉衬和炉料反应，形成低熔点化合物粘附在炉墙上，形成炉瘤，阻塞煤气通道，影响高炉顺行。
4. 降低碱负荷、锌负荷的措施
4.1 降低碱负荷的措施
1) 对所使用的外粉进行批量检测，合理配加，以控制烧结矿碱金属含量。
2) 对焦炭和煤粉灰分中的钾、钠含量，分品种每旬进行检验分析。
3) 对烧结自循环的机头灰，因钾、钠含量极高，建议送综合料场处理后使用或停用。
4) 在保证生铁含硫不出格的原则下，适当降低炉渣碱度。自由碱度±0.1%，影响渣中碱金属氧化物0.3% 。
5) 炉渣碱度不变，生铁含硅±0.1% ,影响渣中碱金属氧化物0.045% 。
6) 烧结机头电厂除尘灰由吸排车吸走外销，减轻碱金属循环富集，可使烧结矿碱金属含量降低20%。
4.2 排碱制度
1) 大高炉每月排碱一次，炉渣二元碱度控制在1.0～1.05，炉温控制0.5～0.6，时间3～4个班。
2) 提高炉渣中的MgO含量，提高炉渣的流动性。我厂在日常冶炼时，高炉炉渣二元碱度控制在1.1～1.16，MgO：450m3高炉11～12，1780m3高炉10～11。
3) 减少入炉粉末，每周做3次筛分检测，<5mm不大于3%。同时控制顶温到140℃以上，增加一部分炉尘的吹出。
5. 措施的实施
为检验降低碱、锌负荷措施的效果，11月份对一铁1780 m3高炉碱负荷、锌负荷又进行了计算，结果如下表所示：
表7 11月份碱负荷及锌负荷计算表
名称 | 消耗量 (kg/t铁) | K2O % | K2O (kg) | Na2O % | Na2O (kg) | K2O+Na2O (kg) | Zn % | Zn （kg） |
烧结矿 | 1263.6 | 0.086 | 1.09 | 0.10 | 1.26 | 2.35 | 0.14 | 1.77 |
球团矿 | 64.8 | 0.094 | 0.06 | 0.13 | 0.08 | 0.15 | 0.014 | 0.01 |
南非块矿 | 291.6 | 0.10 | 0.29 | 0.058 | 0.17 | 0.46 | 0.0028 | 0.01 |
焦炭 | 360 | 0.065 | 0.23 | 0.167 | 0.60 | 0.84 | 0.241 | 0.87 |
煤粉 | 140 | 0.42 | 0.59 | 0.46 | 0.64 | 1.23 | 0.012 | 0.02 |
合计 | | 2.26 | | 2.76 | 5.02 | | 2.67 |
与3月份数据比较：
表8 11月份与3月份的碱负荷及锌负荷对比
名称 | K2O(kg) | Na2O(kg) | K2O+Na2O (kg) | Zn(kg) |
11月份合计 | 2.26 | 2.76 | 5.02 | 2.67 |
3月份合计 | 6.68 | 2.35 | 9.02 | 1.33 |
合计比较 | -4.42 | +0.42 | -4.00 | +1.34 |
通过上表可看出，230烧结通过停用布袋灰，减少了其在烧结、高炉间的循环，11月份高炉碱负荷为5.02 kg/t，比 3月份的9.02 kg/t降低了4 kg/t，基本达到制定的5 kg/t标准。
11月份锌负荷为2.67 kg/t，比3月份的1.33 kg/t上升了1.34 kg/t，较1kg/t的标准超1.67kg/t。
从炉料结构分析，11月份1780 m3高炉入炉原燃料带入的碱金属及锌含量分别占碱负荷、锌负荷的比例如下图所示：
从上述图表看，46.78%的碱金属来自烧结矿， 24.52%来自煤粉，16.63%来自焦炭，12.06%来自球团和块矿。66.21%的锌是来自烧结矿，32.51%来自焦炭，而其它仅占1.28%。烧结矿仍然是碱金属和锌的主要来源。
6. 结论
自碱金属控制措施和排碱制度实施以来，碱负荷有了大幅下降，而11月份锌负荷较3月份高1.34 kg/t，除焦炭锌含量升高外，烧结矿带入的锌含量亦高出0.8 kg/t，其主要原因是11月份烧结配加了锌含量较高的转炉除尘灰和重力灰。
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